归并排序 递归实现

Posted 2020-11-27 laydown

import java.util.Arrays;

/**
 * 归并排序（MERGE-SORT）是建立在归并操作上的一种有效的排序算法,该算法是采用分治法（Divide and Conquer）的一个非常典型的应用。
 * 将已有序的子序列合并，得到完全有序的序列；即先使每个子序列有序，再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表，称为二路归并。
 * 归并排序是一种稳定的排序方法。
 * <p>
 * 递归实现
 */
public class MergeSort {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试次数
        int times = 50000;

        int maxNum = 100;
        int maxSize = 100;
        for (int i = 0; i < times; i++) {
            // 生成随机数组
            int[] arr1 = generateArray(maxNum, maxSize);
            // 复制
            int[] arr2 = copyArray(arr1);
            // 归并排序
            mergeSort(arr1);
            // Api排序
            Arrays.sort(arr2);
            // 比较排序结果
            if (!arrayEquals(arr1, arr2)) {
                System.out.println("Sort failed!!!");
                System.out.println(Arrays.toString(arr1));
                System.out.println(Arrays.toString(arr2));
                return;
            }
        }
        System.out.println("Sort success");
    }

    public static void mergeSort(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length < 2) {
            return;
        }
        sort(arr, 0, arr.length - 1);
    }

    public static void sort(int[] arr, int left, int right) {
        if (left == right) {
            return;
        }
        int mid = left + ((right - left) >> 1);
        sort(arr, left, mid);
        sort(arr, mid + 1, right);
        merge(arr, left, mid, right);
    }

    public static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
        int[] help = new int[right - left + 1];
        int index = 0;
        int po1 = left;
        int po2 = mid + 1;
        while (po1 <= mid && po2 <= right) {
            help[index++] = arr[po1] < arr[po2] ? arr[po1++] : arr[po2++];
        }
        while (po1 <= mid) {
            help[index++] = arr[po1++];
        }
        while (po2 <= right) {
            help[index++] = arr[po2++];
        }
        for (int i = left, j = 0; i <= right; ) {
            arr[i++] = help[j++];
        }
    }

    /**
     * 生成随机数组
     *
     * @param maxNum  最大数
     * @param maxSize 数组最大大小
     * @return 随机数组
     */
    private static int[] generateArray(int maxNum, int maxSize) {
        int[] arr = new int[(int) (maxSize * Math.random())];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) (maxNum * Math.random()) - (int) (maxNum * Math.random());
        }
        return arr;
    }

    /**
     * 复制数组
     *
     * @param arr 要复制的数组
     * @return 复制的数组
     */
    private static int[] copyArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return null;
        }
        int[] copy = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            copy[i] = arr[i];
        }
        return copy;
    }

    /**
     * 判断两数组是否完全相同
     *
     * @param arr1 数组1
     * @param arr2 数组2
     * @return 是否相同
     */
    private static boolean arrayEquals(int[] arr1, int[] arr2) {
        if (arr1 == arr2) {
            return true;
        }
        if (arr1 == null || arr2 == null || arr1.length != arr2.length) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            if (arr1[i] != arr2[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

}

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